CN113325753A - 一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统及方法，包括：姿轨控计算机、推进线路盒、推力器和动力学计算机；所述姿轨控计算机生成推力器喷气控制信号，推进线路盒生成推力器喷气驱动信号以及驱动检测信号。所述动力学计算机包括信号调理卡、I/O板卡和零槽控制器，所述信号调理卡的一端与推力器连接，所述信号调理卡的另一端与I/O板卡相连，所述I/O板卡与零槽控制器相连接。本发明利用通用多通道I/O采集板卡配合信号调理板卡实现推力器喷气脉冲信号的采集，可以满足不同型号的测试需求；通过从采集路数、采集电压范围保证推力器喷气信号采集的通用性，因此本方法具有较好的通用性，且硬件结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星测试装置，具体地，涉及一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统及方法。
背景技术
卫星姿轨控通用测试设备是为了满足不同型号姿轨控分系统各阶段测试的一种通用化设备。推力器主要用于卫星姿态和轨道控制，是卫星不可缺少的一种执行机构。不同型号使用的推力器大小规格、数量存在差异，对地面测试设备的需求不一样。不同型号分别针对自身需求研制投产专用地面设备，往往会造成极大的资源浪费，影响型号研制效率。因此需要研制通用的姿轨控综合测试设备，通用推力器信号采集设备是其中重要组成部分。
文献1中提到了一种小卫星闭环模拟设备，该设备用于卫星姿态半物理仿真测试。文献中重点阐述了敏感器的模拟和无线通讯模块的设计方案，对执行机构，特别是推力器信号的采集未进行研究。
文献2中提到了一种卫星姿轨控半物理仿真测试系统，介绍了模拟电源、电信号源。程序加载等，但是未将推力器通用信号采集作为研究对象。
文献3中提到了一种基于PXI_VxWorks的卫星姿轨控仿真测试系统的设计与实现方案，针对测试系统方案通用化、实时性进行了研究，介绍了VxWorks动力学设计方案以及总线架构。也未将推力器信号的采集与应用作用研究对象。
专利200910312925.9“小卫星执行机构的状态信息采集装置”中提到了一种小卫星执行机构的状态信息采集装置，提供了一种集成的检测多类卫星执行机构部件状态信息的方案。但是仅针对于小卫星，通用性比较差。
专利200810124773.5“小卫星姿态控制可靠性验证的仿真测试设备及其测试方法”中，介绍了卫星姿态控制可靠性验证的仿真测试设备及测试方法。专利中提出对飞轮信号的采集与故障模拟，但未涉及具体的推力器信号采集方法。
[1]陈东栋.小卫星闭环模拟设备研制[D].哈尔滨工业大学,2015.06.
[2]张怡文,刘曌，陈杭.卫星姿轨控半物理仿真测试系统[J].计算机测量与控制,2017,25(11).
[3]彭瑞.基于PXI_VxWorks的卫星姿轨控仿真测试系统的设计与实现[D].上海交通大学，2011年7月。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供用于一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统及方法。
根据本发明提供的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，包括：姿轨控计算机、推进线路盒、推力器和动力学计算机；
所述姿轨控计算机生成推力器喷气控制信号，推进线路盒生成推力器喷气驱动信号以及驱动检测信号；
所述动力学计算机包括信号调理卡、I/O板卡和零槽控制器，所述信号调理卡的一端与推力器连接，所述信号调理卡的另一端与I/O板卡相连，所述I/O板卡与零槽控制器相连接。
优选的，所述信号调理卡是一种将原始信号转换成期望信号类型的电路板；所述I/O板卡是一种将TTL电压信号进行采集转换为开关量输出的电路板。
优选的，所述信号调理卡将不同的喷气脉冲信号调理成TTL电压信号传输给I/O板卡，所述I/O板卡将开关量传输至动力学计算机的零槽控制器。
优选的，所述零槽控制器利用I/O板卡采集的开关量获得喷气时长，并将喷气时长数据传输至动力学计算机的动力学模型软件中。
优选的，所述信号调理卡输出端与I/O板卡的输入端相连，I/O板卡的输出端通过PXI总线与零槽控制器进行连接交互数据，所述信号调理卡的输入端与卫星推进线路盒相连。
优选的，所述I/O板卡采用标准模块，采集路数为32路。
优选的，所述I/O板卡配置为至少一块。
优选的，所述信号调理卡调理路数不少于36路。
根据本发明提供的一种卫星通用综合测试推力器信号采集方法，包括以下步骤：
步骤S1：卫星实施推力器喷气控制输出；
步骤S2：姿轨控计算机输出喷气控制信号；
步骤S3：推进线路盒输出喷气驱动信号；
步骤S4：信号调理板将信号调理成TTL电压信号；
步骤S5：I/O板卡将TTL信号转换为开关量；
步骤S6：零槽控制器将开关量等效为喷气时长，作用于动力学模型软件。
优选的，所述步骤S6中，动力学模型软件根据喷气时长获得喷气冲量，从而计算出推力大小。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.利用通用多通道I/O采集板卡配合信号调理板卡实现推力器喷气脉冲信号的采集，可以满足不同型号的测试需求。
2.本发明通过从采集路数、采集电压范围保证推力器喷气信号采集的通用性，因此本方法具有较好的通用性，且硬件结构简单。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统的组成框图；
图2为本申请实施例一种卫星通用综合测试推力器信号采集方法的信息流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1，本发明提供的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于，包括：姿轨控计算机、推进线路盒、推力器和动力学计算机。
姿轨控计算机生成推力器喷气控制信号，推进线路盒生成推力器喷气驱动信号以及驱动检测信号。动力学计算机包括信号调理卡、I/O板卡和零槽控制器，信号调理卡输出端与I/O板卡的输入端相连，I/O板卡的输出端通过PXI总线与零槽控制器进行连接交互数据，信号调理卡的输入端与卫星推进线路盒相连。
I/O板卡采用标准模块，采集路数为32路，I/O板卡配置为至少一块，在本发明中I/O板卡配置为两块，以满足目前卫星最大推力器配置需求。信号调理卡调理路数不少于36路，以满足目前卫星最大推力器配置需求。
信号调理卡将不同接口的推力器喷气脉冲信号调理成TTL电压信号传输给I/O板卡，I/O板卡将TTL电压信号采集转换成开关量，并传输至动力学计算机的零槽控制器。零槽控制器利用I/O板卡采集的开关量获得喷气时长，并将喷气时长数据传输至动力学计算机的动力学模型软件中。
一种卫星通用综合测试推力器信号采集方法，采用上述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，参照图2，具体的包括以下步骤：
步骤S1：卫星实施推力器喷气控制输出；
步骤S2：姿轨控计算机输出喷气控制信号；
步骤S3：推进线路盒输出喷气驱动信号；
步骤S4：信号调理板将信号调理成TTL电压信号；
步骤S5：I/O板卡将TTL信号转换为开关量；
步骤S6：零槽控制器将开关量等效为喷气时长，作用于动力学模型软件，动力学模型软件根据喷气时长获得喷气冲量，从而计算出推力大小。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于，包括：姿轨控计算机、推进线路盒、推力器和动力学计算机；
所述姿轨控计算机生成推力器喷气控制信号，推进线路盒生成推力器喷气驱动信号以及驱动检测信号；
所述动力学计算机包括信号调理卡、I/O板卡和零槽控制器，所述信号调理卡的一端与推力器连接，所述信号调理卡的另一端与I/O板卡相连，所述I/O板卡与零槽控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述信号调理卡是一种将原始信号转换成期望信号类型的电路板；所述I/O板卡是一种将TTL电压信号进行采集转换为开关量输出的电路板。
3.根据权利要求2所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述信号调理卡将不同的喷气脉冲信号调理成TTL电压信号传输给I/O板卡，所述I/O板卡将开关量传输至动力学计算机的零槽控制器。
4.根据权利要求3所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述零槽控制器利用I/O板卡采集的开关量获得喷气时长，并将喷气时长数据传输至动力学计算机的动力学模型软件中。
5.根据权利要求2所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述信号调理卡输出端与I/O板卡的输入端相连，I/O板卡的输出端通过PXI总线与零槽控制器进行连接交互数据，所述信号调理卡的输入端与卫星推进线路盒相连。
6.根据权利要求1所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述I/O板卡采用标准模块，采集路数为32路。
7.根据权利要求1所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述I/O板卡配置为至少一块。
8.根据权利要求1所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，其特征在于：所述信号调理卡调理路数不少于36路。
9.一种卫星通用综合测试推力器信号采集方法，其特征在于：采用权利要求1-7中任意一项所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集系统，包括以下步骤：
步骤S1：卫星实施推力器喷气控制输出；
步骤S2：姿轨控计算机输出喷气控制信号；
步骤S3：推进线路盒输出喷气驱动信号；
步骤S4：信号调理板将信号调理成TTL电压信号；
步骤S5：I/O板卡将TTL信号转换为开关量；
步骤S6：零槽控制器将开关量等效为喷气时长，作用于动力学模型软件。
10.根据权利要求8所述的一种卫星通用综合测试推力器信号采集方法，其特征在于：所述步骤S6中，动力学模型软件根据喷气时长获得喷气冲量，从而计算出推力大小。
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